JP2014237083A - High speed rotation type disperser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速回転型分散機に関し、更に詳細には、磁性材、電極(球状ニッケル他)、電池材、食品・化粧品の乳化、インク・塗料、誘電材、セラミックス、他乳化全般等の分散に使用される高速回転型分散機に関するものである。 The present invention relates to a high-speed rotating disperser, and more specifically, dispersion of magnetic materials, electrodes (spherical nickel, etc.), battery materials, food and cosmetic emulsification, inks and paints, dielectric materials, ceramics, and other general emulsifications. The present invention relates to a high-speed rotating disperser used in the above.
乳化・分散機としては、高圧型、回転型等ある。
高圧型は昇圧ポンプの消耗が激しく短期間の運転しかできずスラリには不向きであるし、粗粒があると噴出しノズル部で目詰まりして運転できないなどの欠点がある。
一方、回転型は円板の面間の隙間で分散するタイプがあるが隙間が熱膨張により大きく変化するので隙間に限度があり、シアレートが大きく取れないので分散能力に欠けること、円筒隙間型はそれなりにシアレートが大きく取れるが精度の問題等で大型機は困難である。
Examples of the emulsifier / disperser include a high pressure type and a rotary type.
The high-pressure type has the disadvantages that the booster pump is exhausted and can only be operated for a short period of time and is not suitable for slurry, and if there are coarse particles, it cannot be operated due to clogging at the ejection nozzle.
On the other hand, the rotary type has a type that disperses in the gap between the faces of the disk, but the gap changes greatly due to thermal expansion, so there is a limit on the gap, and since the shear rate cannot be made large, the dispersion capacity is lacking. Large shear rates can be obtained as such, but large machines are difficult due to accuracy problems.
前記高速回転型分散機としては、特開平6−99047号公報に開示された密閉型湿式分散装置が知られている。この密閉型湿式分散装置は、ベッセル内で回転する複数のディスクを有する湿式分散装置において、該ベッセルの内壁に、回転する前記ディスクとは非接触状態で設けられた仕切板を有し、かつ前記ディスクと前記仕切板との間の最大隙間が、前記ディスクの半径の1/10以下であることを特徴とするものである。 As the high-speed rotating disperser, a sealed wet disperser disclosed in JP-A-6-99047 is known. This sealed wet dispersion apparatus has a partition plate provided in a non-contact state with the rotating disk on the inner wall of the vessel in a wet dispersion apparatus having a plurality of disks rotating in the vessel, and The maximum gap between the disk and the partition plate is 1/10 or less of the radius of the disk.
この密閉型湿式分散装置では、前述の隙間部分によるせん断力発生部分を多箇所にして高性能の分散を期待しているが、発熱が引き起こされるだけで、原料の高性能の分散は期待できない。
すなわち、分散力はシアレートを大きくすることによって発現されるものであるが、前記公報に記載された密閉型湿式分散装置ではシアレートを大きくすることはできない。
In this closed type wet disperser, high-performance dispersion is expected with multiple shear force generation portions due to the gaps described above, but high-performance dispersion of the raw materials cannot be expected only by generating heat.
That is, the dispersion force is manifested by increasing the shear rate, but the sealed wet dispersion apparatus described in the above publication cannot increase the shear rate.
そこで、本発明は、できるだけ発熱を抑え、大きなシアレートを発現し、さらには分散に寄与する流れを重要視し、原料の高性能な分散を行うことのできる、すなわち分散粒子の粒度を小さくすることが可能な高速回転型分散機を提供することを目的にする。 Therefore, the present invention suppresses heat generation as much as possible, expresses a large shear rate, and attaches importance to the flow that contributes to dispersion, and can perform high-performance dispersion of raw materials, that is, reduce the particle size of dispersed particles. It aims at providing the high-speed rotation type disperser which can do.
前記目的は、以下の(1)〜(11)の構成の本発明の高速回転型分散機により達成される。
(1)
円筒形のベッセルと、このベッセル内に同軸に高速回転可能に配置された回転手段と、前記ベッセルの内面に、該ベッセルと一体か該ベッセルの内面に取り付けられた固定手段と、前記ベッセルの一端および他端の一方側に設けられ、該ベッセル内に原料スラリを導入する原料供給口と、前記ベッセルの一端および他端の他方側に設けられ、処理済み原料スラリをベッセル外に排出する原料排出口とを備え、前記回転手段は、前記ベッセルの一端から他端に向かって延びる回転駆動軸、およびこの回転駆動軸に軸方向に間隔を置いて配置された複数の円板状の回転子を備え、前記隙間は、原料スラリが剪断力を受けつつ通るものであり、前記固定手段は、前記回転子の各の外周縁に微細な隙間を持って対峙する内周を備え、前記回転子は、回転時において周速が25〜100m/sに設定され、前記隙間の距離は、0.5〜1mmであることを特徴とする高速回転型分散機。
(2)
前記固定手段は、内周縁が前記回転子の各の外周縁に微細な隙間を持って対峙するように配置された複数の環状で凸状の固定子を備え、その各固定子間の凹部が曲面状凹部とされている前記(1)に記載の高速回転型分散機。
(3)
前記固定手段には、前記回転子とそれに対峙する前記固定子からなる複数段の中間に原料スラリの流路案内板が設けられている前記(1)または(2)に記載の高速回転型分散機。
(4)
前記流路案内板は、前記固定手段から前記回転駆動軸に向かって延びる環状板である前記(3)に記載の高速回転型分散機。
(5)
前記回転子の外周縁表面は、平坦であるか、周方向に沿う溝が設けられた構造である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(6)
前記回転子の外周縁に対峙する前記固定手段の内周または固定子の内周縁の表面は、平坦であるか、周方向に沿う溝が設けられた構造である前記(2)〜(5)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(7)
対峙する前記回転子の外周縁および前記固定子の内周縁の幅が同一であって、その幅が、5mm〜20mmである前記(1)〜(6)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(8)
前記回転子が、3〜5枚設けられた前記(1)〜(7)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(9)
前記流路案内板が設けられていない構造で、前記回転子間の間隔が、10〜30mmである前記(1)、(2)および(5)〜(8)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(10)
前記回転子と流路案内板の間隔が、10〜30mmである請求項前記(1)、(2)および(5)〜(8)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
(11)
前記回転子の外周縁に設けられた溝の幅は、2〜10mmであり、前記回転子の外周縁の溝の両側の幅が2〜10mmである前記(5)〜(10)のいずれかに記載の高速回転型分散機。
The object is achieved by the high-speed rotating disperser of the present invention having the following configurations (1) to (11).
(1)
Cylindrical vessel, rotating means coaxially arranged in the vessel so as to be able to rotate at high speed, fixing means attached to the inner surface of the vessel or attached to the inner surface of the vessel, and one end of the vessel And a raw material supply port for introducing a raw material slurry into the vessel and a raw material exhaust for discharging the processed raw material slurry to the outside of the vessel. The rotation means includes a rotation drive shaft extending from one end of the vessel toward the other end, and a plurality of disk-shaped rotors arranged at intervals in the axial direction on the rotation drive shaft. Provided, the gap passes through the raw material slurry while receiving a shearing force, and the fixing means has an inner circumference facing each outer circumferential edge of the rotor with a fine gap, and the rotor is , Times In the peripheral speed is set to 25~100m / s, the distance of the gap, the high-speed rotation dispersing machine, which is a 0.5~1mm time.
(2)
The fixing means includes a plurality of annular and convex stators arranged so that the inner peripheral edge faces each outer peripheral edge of the rotor with a fine gap, and the concave portions between the stators are provided. The high-speed rotary disperser according to (1), wherein the high-speed disperser is a curved concave portion.
(3)
The high-speed rotational dispersion according to (1) or (2), wherein the fixing means is provided with a flow path guide plate for a raw material slurry in the middle of a plurality of stages composed of the rotor and the stator facing it. Machine.
(4)
The high-speed rotating disperser according to (3), wherein the flow path guide plate is an annular plate extending from the fixing means toward the rotation drive shaft.
(5)
The high-speed rotary disperser according to any one of (1) to (4), wherein the outer peripheral surface of the rotor is flat or has a structure provided with grooves along the circumferential direction.
(6)
The inner periphery of the fixing means or the inner peripheral surface of the stator facing the outer peripheral edge of the rotor is flat or has a structure provided with grooves along the circumferential direction. A high-speed rotating disperser as described in any of the above.
(7)
The high-speed rotational dispersion according to any one of (1) to (6), wherein the outer peripheral edge of the facing rotor and the inner peripheral edge of the stator have the same width, and the width is 5 mm to 20 mm. Machine.
(8)
The high-speed rotating disperser according to any one of (1) to (7), wherein 3 to 5 rotors are provided.
(9)
The high-speed rotation according to any one of (1), (2), and (5) to (8), wherein the flow path guide plate is not provided, and an interval between the rotors is 10 to 30 mm. Type disperser.
(10)
The high-speed rotating disperser according to any one of (1), (2), and (5) to (8), wherein an interval between the rotor and the flow path guide plate is 10 to 30 mm.
(11)
The width of the groove provided on the outer peripheral edge of the rotor is 2 to 10 mm, and the width on both sides of the groove on the outer peripheral edge of the rotor is 2 to 10 mm. High-speed rotating disperser as described in 1.
具体的には、回転子とそれに対峙する固定子の幅はできるだけ抑え、対峙する隙間を小さくし固定子を凸形状にかつ曲面をつけ、回転子間隔はそれぞれに影響しない程度に広げた。回転子間の中間に設けた仕切り板との間隔も影響が出ない程度に広げてある。さらに、回転子と固定子に溝を切り込み流体に変化を与え、分散力を高めた。 Specifically, the width of the rotor and the stator facing it was suppressed as much as possible, the gap between the rotors was reduced, the stator was made convex and curved, and the rotor spacing was widened so as not to affect each. The distance from the partition plate provided in the middle between the rotors is also widened so as not to affect the rotor. In addition, grooves were cut into the rotor and stator to change the fluid and increase the dispersion force.
本発明の高速回転型分散機においては、前記構造としたので、回転子と原料スラリとの摩擦を最小限にしつつ、大きなシアレートとが生じるようにして、発熱を抑制しつつ大きな分散性能を発現できる。
具体的には、回転子26の周速を25〜100m/sに設定し、前記隙間の間隔を0.5〜1mmの範囲に設定すると、シアレートは最大で200000S−1が得られる。
In the high-speed rotary disperser of the present invention, since it has the above-described structure, a large shearing performance is generated while minimizing friction between the rotor and the raw material slurry, and a large dispersion performance is exhibited while suppressing heat generation. it can.
Specifically, when the peripheral speed of the
また、回転子に微小隙間で対峙する各固定子の間の凹部を曲面状凹部として原料を微小隙間に曲線に沿って案内し、乱れがなく縮流を発生させ、分散を助長させた。 In addition, the concave portions between the stators facing the rotor with minute gaps were curved concave portions, and the raw material was guided along the curves through the minute gaps, generating a contracted flow without any disturbance and promoting dispersion.
さらにまた、回転子とそれに対峙する固定子は軸方向の幅を最小限にし、余計な負荷が生じないようにしている。また、回転子および固定子の対峙する周縁は両方を平坦、回転子のみに溝付、回転子と固定子両方に溝付、固定子のみ溝付により、流れに変化を生じさせて分散効果を助長させるようにした。
総合すると、縮流と大きなシアレートと回転子と固定子間での流体の変化によりより微細な分散が可能である。
Furthermore, the rotor and the stator opposite thereto are minimized in the axial direction so that no extra load is generated. Also, the peripheral edges of the rotor and the stator are flat on both sides, with grooves only on the rotor, grooves on both the rotor and stator, and grooves only on the stator. I was encouraged.
Overall, finer dispersion is possible due to contraction, large shear rates, and fluid changes between the rotor and stator.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の高速回転型分散機について説明する。
図1は、本発明の実施形態による高速回転型分散機10を示すものであり、この高速回転型分散機10は、円筒形のベッセル20と、このベッセル20内に同軸に高速回転可能に配置された回転手段30と、前記ベッセル20の内面に、該ベッセルと一体か該ベッセルの内面に取り付けられた固定手段40とを備えている。
The high-speed rotating disperser of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a high-
前記ベッセル20は、円筒形のバレル12と、このバレル12の一端に固定された端板14と、前記バレル12の他端に固定されたフレーム16とから構成されている。このベッセル20の内部は、密閉された分散室C1とされている。
The
前記回転手段30は、前記バレル12ひいては前記ベッセル20と同軸に配置されている。回転手段30は、前記ベッセル20の一端側であって該ベッセル外から他端側に前記分散室C1内に延びる回転駆動軸24と、この回転駆動軸24に軸方向に間隔を置いて配置された複数の環状板状の回転子26を備えている。回転子26は、3〜5枚設けられていることが好ましく、これらの回転子26同士の間の間隔は、10〜30mmであることが好ましい。また、作動時において、前記回転子26は、その周速が25〜100m/sに設定される。
なお、図1において、符号25は、軸シールを示す。
The rotating
In addition, in FIG. 1, the code |
前記固定手段40は、単に前記バレル12の部分であっても良いが、図1に示したような構造であることが好ましい。すなわち、この固定手段40は、内周縁が前記回転子26の各の外周縁に微細な隙間28を持って対峙するように配置された複数の環状で凸状の固定子42を備えていることが好ましい。
対峙する前記回転子26の外周縁26aおよび前記固定子42の内周縁42aの幅は、同一であって、それらの幅は、5mm〜20mmであるこが好ましい。そして、その各固定子42間の凹部44は、曲面状凹部とされていることが好ましい。固定子42間をなだらかな曲線で結び、乱れの無い原料スラリの流れを作り、下流の隙間28に導くためである。回転子26および固定子42の数は、それぞれ3〜5枚であることが好ましい。
The fixing means 40 may simply be a portion of the
The widths of the outer
前記固定手段40の内周面、固定子42がある場合には、固定子42の内周縁の表面と回転子26の外周縁の間の隙間の距離は、0.5〜1mmに設定されている。
When there is the inner peripheral surface of the fixing means 40 and the
前記回転子26の外周縁26aの表面は、図2(a),(d)に示したように平坦であるか、図2(b),(c)に示したように周方向に沿う溝26bが設けられた構造であるであることが好ましい。
The surface of the outer
前記固定子42の内周縁42aの表面は、図2(a),(b)に示したように平坦であるか、図2(c),(d)に示したように周方向に沿う溝42bが設けられた構造であることが好ましい。即ち、前記回転子26および固定子42の外周縁および内周縁の構造の組み合わせは、平平、溝平、溝溝および平溝のいずれかであることが好ましい。
The surface of the inner
前記溝26aおよび42bは、前記回転子26および固定子42の外周面および内周面の幅方向の中央に配置され、それらの幅は、2mm〜10mmであることが好ましく、また、それらの深さは、2mm〜10mmであることが好ましい。
回転子26、固定子42の周縁に上記のような溝を設けることにより、前記隙間を流れる原料スラリの流れに変化を与え、これにより分散力を高めた。
The
By providing grooves as described above at the periphery of the
前記ベッセル20は、その一端および他端の一方側に設けられ、該ベッセル内に原料スラリを導入する原料供給口18aと、前記ベッセルの一端および他端の他方側に設けられ、処理済み原料スラリをベッセル外に排出する原料排出口19aとを備えている。図の実施の形態では、原料供給口18aをフレーム16側に設け、原料排出口19aを端板14側に設けた例に付いて示したが、好ましくは、原料供給口を端板14側に設け、原料排出口をフレーム16側に設けることが望ましい。すなわち、原料供給口18aと原料排出口19aを逆にすることが好ましい。原料スラリをベッセル20の端部中央部から導入することにより、抵抗が少ない状態(遠心力による)で、原料スラリをベッセル20内に導入でき、そして処理済みの原料スラリをベッセル20の外周から排出することで、遠心力により該排出が助長される。なお、原料供給口18aと原料排出口19aには、それぞれ原料供給通路18、原料排出通路19が接続されている。
The
図3は、本発明の他の実施の形態による高速回転型分散機100の断面図である。
この実施の形態による高速回転型分散機100においては、前記固定手段40に、前記回転子26とそれに対峙する前記固定子42からなる複数段の中間に原料スラリの流路案内板102が設けられている。この実施の形態による高速回転型分散機100は、該流路案内板102を設けたこと、この流路案内板102を設けたことにより2つの回転子間の距離を拡げたこと以外は、図1に示された実施の形態の高速回転型分散機10と構造が同じであるので、同じ部材・部品には、同じ符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a high-speed
In the high-
前記回転子26の各と流路案内板102の間隔は、10〜30mmであることが好ましい。従って、2枚の隣り合った回転子26の間の間隔は、約20〜60mmであることが好ましい。
前記流路案内板102は、前記固定手段40から前記回転駆動軸24に向かって延びる環状板であることが好ましい。
この流路案内板102を設置することにより、回転子26間の空間全体に沿って、原料スラリが流通するようになり、原料スラリの停滞域が無くなる。
The distance between each of the
The flow path guide
By installing this flow path guide
作動においては、原料供給通路18から被分散粒子を含むスラリである原料スラリを導入しながら回転手段30を回転駆動する。粉砕室C1内に導入された原料スラリは、撹拌されて、粉砕室C1内で回転運動を生じつつ、原料排出通路19側に移動させられる。この移動中に、原料スラリは、縮流されつつ前記回転子26と固定子42に形成された隙間28の間に剪断を受けつつ流される。前記隙間28の大きさを0.5mm、回転子26の周速を100m/sに設定すると、その時のシアレートは、200000S−1である。これを図1の高速回転型分散機10では、5回繰り返し、被分散粒子が充分に分散された状態で、原料スラリは前記原料排出通路19を介して、分散機外部に排出される。
In operation, the rotating
以上の構成により、本発明の高速回転型分散機においては、発熱極力抑え、原料粒凝集塊を効率よくより微細に分散することができる。
なお、本発明の高速回転型分散機は、上記のような構造であるので、機能の良好な乳化機としても用いることができる。
With the above configuration, the high-speed rotary disperser of the present invention can suppress heat generation as much as possible and efficiently and finely disperse the raw material particle agglomerates.
In addition, since the high-speed rotation type disperser of this invention is the above structures, it can be used also as an emulsifier with a favorable function.
10 高速回転型分散機
12 バレル
14 端板
16 フレーム
18 原料供給通路
18a 原料供給口
19 原料排出通路
19a 原料排出口
20 ベッセル
24 回転駆動軸
25 軸シール
26 回転子
26a 回転子の外周縁
26b 溝
30 回転手段
40 固定手段
42 固定子
42a 固定子の内周縁
42b 溝
100 高速回転型分散機
102 流路案内板
DESCRIPTION OF
Claims (11)
The width | variety of the groove | channel provided in the outer periphery of the said rotor is 2-10 mm, and the width | variety of the both sides of the groove | channel of the outer periphery of the said rotor is 2-10 mm. High-speed rotating disperser.
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